Özet: Sebze fideleri, sebze üretiminin ilk adımıdır ve fidelerin kalitesi, ekim sonrası sebze verimi ve kalitesi için çok önemlidir. Sebze endüstrisindeki iş bölümünün sürekli olarak iyileştirilmesiyle birlikte, sebze fideleri giderek bağımsız bir endüstriyel zincir oluşturmuş ve sebze üretimine hizmet etmiştir. Kötü hava koşullarından etkilenen geleneksel fide yetiştirme yöntemleri, fidelerin yavaş büyümesi, uzun ve ince uzaması ve zararlılar ile hastalıklar gibi birçok zorlukla kaçınılmaz olarak karşı karşıya kalmaktadır. Uzun ve ince uzamış fidelerle başa çıkmak için birçok ticari yetiştirici büyüme düzenleyicileri kullanmaktadır. Bununla birlikte, büyüme düzenleyicilerinin kullanımıyla fide sertliği, gıda güvenliği ve çevresel kirlenme riskleri bulunmaktadır. Kimyasal kontrol yöntemlerine ek olarak, mekanik uyarı, sıcaklık ve su kontrolü de fidelerin uzun ve ince uzamasını önlemede rol oynayabilse de, bunlar biraz daha az kullanışlı ve etkilidir. Küresel yeni Covid-19 salgınının etkisiyle, fide endüstrisinde işgücü kıtlığı ve artan işçilik maliyetlerinden kaynaklanan üretim yönetimi zorlukları sorunları daha da belirgin hale gelmiştir.

Aydınlatma teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, sebze fidelerinin yetiştirilmesinde yapay ışık kullanımı, yüksek fide verimliliği, daha az zararlı ve hastalık ve kolay standardizasyon avantajlarına sahiptir. Geleneksel ışık kaynaklarıyla karşılaştırıldığında, yeni nesil LED ışık kaynakları enerji tasarrufu, yüksek verimlilik, uzun ömür, çevre dostu ve dayanıklılık, küçük boyut, düşük ısı yayılımı ve küçük dalga boyu genliği özelliklerine sahiptir. Bitki fabrikaları ortamında fidelerin büyüme ve gelişme ihtiyaçlarına göre uygun spektrumu oluşturabilir ve fidelerin fizyolojik ve metabolik süreçlerini doğru bir şekilde kontrol edebilir; aynı zamanda, sebze fidelerinin kirliliksiz, standartlaştırılmış ve hızlı üretimini sağlar ve fide döngüsünü kısaltır. Güney Çin'de, plastik seralarda biber ve domates fidelerinin (3-4 gerçek yaprak) yetiştirilmesi yaklaşık 60 gün, salatalık fidelerinin (3-5 gerçek yaprak) yetiştirilmesi ise yaklaşık 35 gün sürmektedir. Bitki fabrikası koşullarında, 20 saatlik fotoperiyot ve 200-300 μmol/(m2•s) PPF değerleri altında domates fidelerinin yetiştirilmesi sadece 17 gün, biber fidelerinin yetiştirilmesi ise 25 gün sürmektedir. Sera ortamındaki geleneksel fide yetiştirme yöntemiyle karşılaştırıldığında, LED bitki fabrikası fide yetiştirme yönteminin kullanılması salatalık büyüme döngüsünü 15-30 gün önemli ölçüde kısaltmış, bitki başına dişi çiçek ve meyve sayısını sırasıyla %33,8 ve %37,3 artırmış ve en yüksek verim %71,44 oranında artmıştır.

Enerji kullanım verimliliği açısından, bitki fabrikalarının enerji kullanım verimliliği, aynı enlemdeki Venlo tipi seralara göre daha yüksektir. Örneğin, İsveç'teki bir bitki fabrikasında 1 kg kuru marul üretmek için 1411 MJ enerji gerekirken, bir serada 1699 MJ enerji gerekmektedir. Bununla birlikte, kilogram başına kuru marul için gereken elektrik miktarı hesaplandığında, bitki fabrikası 1 kg kuru marul üretmek için 247 kW·h enerjiye ihtiyaç duyarken, İsveç, Hollanda ve Birleşik Arap Emirlikleri'ndeki seralar sırasıyla 182 kW·h, 70 kW·h ve 111 kW·h enerjiye ihtiyaç duymaktadır.

Aynı zamanda, bitki fabrikalarında bilgisayarlar, otomatik ekipmanlar, yapay zeka ve diğer teknolojilerin kullanımı, fide yetiştiriciliği için uygun çevresel koşulları hassas bir şekilde kontrol edebilir, doğal çevre koşullarının sınırlamalarından kurtulabilir ve akıllı, mekanize ve yıllık istikrarlı fide üretimini gerçekleştirebilir. Son yıllarda, bitki fabrikası fideleri Japonya, Güney Kore, Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri gibi ülkelerde yapraklı sebzeler, meyve sebzeleri ve diğer ekonomik ürünlerin ticari üretiminde kullanılmaktadır. Bitki fabrikalarının yüksek başlangıç ​​yatırımı, yüksek işletme maliyetleri ve büyük sistem enerji tüketimi, Çin bitki fabrikalarında fide yetiştirme teknolojisinin yaygınlaşmasını sınırlayan darboğazlardır. Bu nedenle, ekonomik faydaları artırmak için ışık yönetimi stratejileri, sebze yetiştirme modellerinin oluşturulması ve otomasyon ekipmanları açısından yüksek verim ve enerji tasarrufu gereksinimlerini dikkate almak gereklidir.

Bu makalede, son yıllarda bitki fabrikalarında sebze fidelerinin büyüme ve gelişmesi üzerindeki LED ışık ortamının etkisi incelenmiş ve bitki fabrikalarında sebze fidelerinin ışık düzenlemesi konusundaki araştırma yönüne ilişkin görüşler sunulmuştur.

1. Işık Ortamının Sebze Fidelerinin Büyüme ve Gelişimine Etkileri

Bitki büyümesi ve gelişimi için temel çevresel faktörlerden biri olan ışık, bitkilerin fotosentez yapması için bir enerji kaynağı olmasının yanı sıra, bitki fotomorfogenezini etkileyen önemli bir sinyaldir. Bitkiler, ışık sinyal sistemi aracılığıyla sinyalin yönünü, enerjisini ve ışık kalitesini algılar, kendi büyüme ve gelişimlerini düzenler ve ışığın varlığına veya yokluğuna, dalga boyuna, yoğunluğuna ve süresine tepki verir. Şu anda bilinen bitki fotoreseptörleri en az üç sınıfı içerir: kırmızı ve uzak kırmızı ışığı (FR) algılayan fitokromlar (PHYA~PHYE), mavi ve ultraviyole A'yı algılayan kriptokromlar (CRY1 ve CRY2) ve UV-B'yi algılayan UVR8 (Phot1 ve Phot2). Bu fotoreseptörler, ilgili genlerin ifadesine katılır ve bunları düzenler, ardından bitki tohumu çimlenmesi, fotomorfogenez, çiçeklenme zamanı, ikincil metabolitlerin sentezi ve birikimi ve biyotik ve abiyotik streslere tolerans gibi yaşam faaliyetlerini düzenler.

2. LED ışık ortamının sebze fidelerinin fotomorfolojik oluşumuna etkisi

2.1 Farklı Işık Kalitesinin Sebze Fidelerinin Fotomorfogenezine Etkileri

Spektrumun kırmızı ve mavi bölgeleri, bitki yaprağı fotosentezi için yüksek kuantum verimliliğine sahiptir. Bununla birlikte, salatalık yapraklarının uzun süreli saf kırmızı ışığa maruz kalması fotosisteme zarar vererek, stomatal tepkinin azalması, fotosentetik kapasitenin ve azot kullanım verimliliğinin düşmesi ve büyüme geriliği gibi "kırmızı ışık sendromu" olgusuna yol açar. Düşük ışık yoğunluğu (100±5 μmol/(m2•s)) koşullarında, saf kırmızı ışık hem genç hem de olgun salatalık yapraklarının kloroplastlarına zarar verebilir, ancak hasarlı kloroplastlar saf kırmızı ışıktan kırmızı ve mavi ışığa (R:B= 7:3) geçildikten sonra iyileşir. Aksine, salatalık bitkileri kırmızı-mavi ışık ortamından saf kırmızı ışık ortamına geçtiğinde, fotosentetik verimlilik önemli ölçüde azalmaz ve kırmızı ışık ortamına uyum sağlama yeteneğini gösterir. Deneyciler, “kırmızı ışık sendromu” olan salatalık fidelerinin yaprak yapısının elektron mikroskobu analizi yoluyla, saf kırmızı ışık altındaki yapraklardaki kloroplast sayısının, nişasta granüllerinin boyutunun ve granül kalınlığının beyaz ışık uygulamasına göre önemli ölçüde daha düşük olduğunu bulmuşlardır. Mavi ışığın müdahalesi, salatalık kloroplastlarının ultrastrüktürünü ve fotosentetik özelliklerini iyileştirir ve aşırı besin birikimini ortadan kaldırır. Beyaz ışık ve kırmızı-mavi ışıkla karşılaştırıldığında, saf kırmızı ışık domates fidelerinin hipokotil uzamasını ve kotiledon genişlemesini teşvik etmiş, bitki boyunu ve yaprak alanını önemli ölçüde artırmış, ancak fotosentetik kapasiteyi önemli ölçüde azaltmış, Rubisco içeriğini ve fotokimyasal verimliliği düşürmüş ve ısı dağılımını önemli ölçüde artırmıştır. Farklı bitki türlerinin aynı ışık kalitesine farklı tepkiler verdiği, ancak tek renkli ışıkla karşılaştırıldığında, bitkilerin karışık ışık ortamında daha yüksek fotosentez verimliliğine ve daha güçlü büyümeye sahip olduğu görülmektedir.

Araştırmacılar, sebze fidelerinin ışık kalitesi kombinasyonunun optimizasyonu üzerine birçok araştırma yapmışlardır. Aynı ışık yoğunluğu altında, kırmızı ışık oranının artmasıyla domates ve salatalık fidelerinin boyu ve taze ağırlığı önemli ölçüde iyileşmiş, kırmızı-mavi oranı 3:1 olan uygulama en iyi etkiyi göstermiştir; aksine, yüksek oranda mavi ışık domates ve salatalık fidelerinin büyümesini engellemiş, fideler kısa ve kompakt kalmış, ancak fidelerin sürgünlerindeki kuru madde ve klorofil içeriği artmıştır. Biber ve karpuz gibi diğer bitkilerde de benzer desenler gözlemlenmiştir. Ayrıca, beyaz ışıkla karşılaştırıldığında, kırmızı ve mavi ışık (R:B=3:1) sadece domates fidelerinin yaprak kalınlığını, klorofil içeriğini, fotosentetik verimliliğini ve elektron transfer verimliliğini önemli ölçüde iyileştirmekle kalmamış, aynı zamanda Calvin döngüsüyle ilgili enzimlerin ekspresyon seviyelerini, büyüme vejetatif içeriğini ve karbonhidrat birikimini de önemli ölçüde artırmıştır. Kırmızı ve mavi ışığın iki oranını (R:B=2:1, 4:1) karşılaştırdığımızda, daha yüksek mavi ışık oranının salatalık fidelerinde dişi çiçek oluşumunu daha fazla teşvik ettiği ve dişi çiçeklerin çiçeklenme süresini hızlandırdığı görülmüştür. Kırmızı ve mavi ışığın farklı oranlarının lahana, roka ve hardal fidelerinin taze ağırlık verimi üzerinde önemli bir etkisi olmamasına rağmen, yüksek mavi ışık oranı (%30 mavi ışık) lahana ve hardal fidelerinin hipokotil uzunluğunu ve kotiledon alanını önemli ölçüde azaltırken, kotiledon rengini koyulaştırmıştır. Bu nedenle, fide üretiminde, mavi ışık oranının uygun şekilde artırılması, sebze fidelerinin düğüm aralığını ve yaprak alanını önemli ölçüde kısaltabilir, fidelerin yanal uzamasını teşvik edebilir ve fide dayanıklılık indeksini iyileştirerek güçlü fidelerin yetiştirilmesine katkıda bulunabilir. Işık yoğunluğunun değişmeden kalması koşuluyla, kırmızı ve mavi ışıkta yeşil ışığın artırılması, tatlı biber fidelerinin taze ağırlığını, yaprak alanını ve bitki boyunu önemli ölçüde iyileştirmiştir. Geleneksel beyaz floresan lambaya kıyasla, kırmızı-yeşil-mavi (R3:G2:B5) ışık koşulları altında, 'Okagi No. 1 domates' fidelerinin Y[II], qP ve ETR değerleri önemli ölçüde iyileşmiştir. Saf mavi ışığa UV ışığı (100 μmol/(m2•s) mavi ışık + %7 UV-A) eklenmesi, roka ve hardalın gövde uzama hızını önemli ölçüde azaltırken, FR eklenmesi bunun tam tersi etki göstermiştir. Bu da, kırmızı ve mavi ışığa ek olarak, diğer ışık kalitelerinin de bitki büyüme ve gelişme sürecinde önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Ultraviyole ışık ve FR'nin fotosentezin enerji kaynağı olmamasına rağmen, her ikisi de bitki fotomorfogenezinde rol oynar. Yüksek yoğunluklu UV ışığı bitki DNA'sına ve proteinlerine vb. zarar verir. Bununla birlikte, UV ışığı hücresel stres tepkilerini aktive ederek, bitki büyümesinde, morfolojisinde ve gelişiminde çevresel değişikliklere uyum sağlamak için değişikliklere neden olur. Çalışmalar, düşük R/FR oranının bitkilerde gölge kaçınma tepkilerine yol açarak gövde uzaması, yaprak incelmesi ve kuru madde veriminde azalma gibi morfolojik değişikliklere neden olduğunu göstermiştir. İnce bir gövde, güçlü fideler yetiştirmek için iyi bir büyüme özelliği değildir. Genel yapraklı ve meyveli sebze fideleri için, sağlam, kompakt ve elastik fideler taşıma ve dikim sırasında sorunlara daha az eğilimlidir.

UV-A, salatalık fidelerinin daha kısa ve daha kompakt olmasına neden olabilir ve nakilden sonraki verim kontrol grubundan önemli ölçüde farklı değildir; UV-B ise daha belirgin bir engelleyici etkiye sahiptir ve nakilden sonraki verim azalması önemli değildir. Önceki çalışmalar, UV-A'nın bitki büyümesini engellediğini ve bitkileri bodurlaştırdığını öne sürmüştür. Ancak, UV-A'nın varlığının, mahsul biyokütlesini baskılamak yerine, aslında onu teşvik ettiğine dair giderek artan kanıtlar vardır. Temel kırmızı ve beyaz ışıkla (R:W=2:3, PPFD 250 μmol/(m2·s)) karşılaştırıldığında, kırmızı ve beyaz ışıkta ek yoğunluk 10 W/m2'dir (yaklaşık 10 μmol/(m2·s)). Kara lahanada UV-A, kara lahana fidelerinin biyokütlesini, boğum arası uzunluğunu, gövde çapını ve bitki taç genişliğini önemli ölçüde artırmıştır, ancak UV yoğunluğu 10 W/m2'yi aştığında teşvik edici etki zayıflamıştır. Günlük 2 saatlik UV-A takviyesi (0,45 J/(m2•s)), 'Oxheart' domates fidelerinin boyunu, kotiledon alanını ve taze ağırlığını önemli ölçüde artırırken, domates fidelerinin H2O2 içeriğini azaltmaktadır. Farklı bitkilerin UV ışığına farklı tepkiler verdiği görülmektedir; bu durum, bitkilerin UV ışığına duyarlılığıyla ilgili olabilir.

Aşılı fidelerin yetiştirilmesi için, anaç aşılama işlemini kolaylaştırmak amacıyla gövde uzunluğu uygun şekilde artırılmalıdır. Farklı yoğunluklardaki uzak kızılötesi ışınım (FR), domates, biber, salatalık, kabak ve karpuz fidelerinin büyümesi üzerinde farklı etkiler göstermiştir. Soğuk beyaz ışıkta 18,9 μmol/(m2•s) FR takviyesi, domates ve biber fidelerinin hipokotil uzunluğunu ve gövde çapını önemli ölçüde artırmıştır; 34,1 μmol/(m2•s) FR, salatalık, kabak ve karpuz fidelerinin hipokotil uzunluğunu ve gövde çapını artırmada en iyi etkiyi göstermiştir; yüksek yoğunluklu FR (53,4 μmol/(m2•s)), bu beş sebze üzerinde en iyi etkiyi göstermiştir. Fidelerin hipokotil uzunluğu ve gövde çapı artık önemli ölçüde artmamış ve düşüş eğilimi göstermeye başlamıştır. Biber fidelerinin taze ağırlığı önemli ölçüde azaldı; bu da beş sebze fidesinin FR doygunluk değerlerinin hepsinin 53,4 μmol/(m2•s)'den düşük olduğunu ve FR değerinin FR değerinden önemli ölçüde düşük olduğunu gösteriyor. Farklı sebze fidelerinin büyümesi üzerindeki etkiler de farklıdır.

2.2 Farklı Gün Işığı İntegrallerinin Sebze Fidelerinin Fotomorfogenezine Etkileri

Gün Işığı İntegrali (DLI), bitki yüzeyinin bir günde aldığı toplam fotosentetik foton miktarını temsil eder ve ışık yoğunluğu ve ışık süresiyle ilişkilidir. Hesaplama formülü şöyledir: DLI (mol/m2/gün) = ışık yoğunluğu [μmol/(m2•s)] × Günlük ışık süresi (saat) × 3600 × 10-6. Düşük ışık yoğunluğuna sahip bir ortamda, bitkiler düşük ışık ortamına gövde ve boğum arası uzunluğunu uzatarak, bitki boyunu, yaprak sapı uzunluğunu ve yaprak alanını artırarak ve yaprak kalınlığını ve net fotosentetik oranı azaltarak tepki verirler. Işık yoğunluğunun artmasıyla birlikte, hardal hariç, aynı ışık kalitesi altında roka, lahana ve kara lahana fidelerinin hipokotil uzunluğu ve gövde uzaması önemli ölçüde azalmıştır. Işığın bitki büyümesi ve morfolojisi üzerindeki etkisinin ışık yoğunluğu ve bitki türüyle ilişkili olduğu görülebilir. DLI'nin (8,64~28,8 mol/m2/gün) artmasıyla salatalık fidelerinin bitki tipi kısa, güçlü ve kompakt hale geldi ve özgül yaprak ağırlığı ve klorofil içeriği kademeli olarak azaldı. Salatalık fidelerinin ekiminden 6-16 gün sonra yapraklar ve kökler kurudu. Ağırlık kademeli olarak arttı ve büyüme hızı kademeli olarak hızlandı, ancak ekimden 16-21 gün sonra salatalık fidelerinin yaprak ve kök büyüme hızı önemli ölçüde azaldı. Artırılmış DLI, salatalık fidelerinin net fotosentez oranını artırdı, ancak belirli bir değerden sonra net fotosentez oranı düşmeye başladı. Bu nedenle, uygun DLI'yi seçmek ve fidelerin farklı büyüme aşamalarında farklı ek ışık stratejileri benimsemek, enerji tüketimini azaltabilir. Salatalık ve domates fidelerinde çözünür şeker ve SOD enzimi içeriği, DLI yoğunluğunun artmasıyla arttı. Günlük ışık yoğunluğu (DLI) 7,47 mol/m2/gün'den 11,26 mol/m2/gün'e yükseltildiğinde, salatalık fidelerindeki çözünür şeker ve SOD enzimi içeriği sırasıyla %81,03 ve %55,5 oranında artmıştır. Aynı DLI koşulları altında, ışık yoğunluğunun artması ve ışık süresinin kısalmasıyla domates ve salatalık fidelerinin PSII aktivitesi inhibe edilmiş ve düşük ışık yoğunluğu ve uzun süreli ek ışık stratejisi seçimi, salatalık ve domates fidelerinin yüksek fide indeksi ve fotokimyasal verimliliğinin yetiştirilmesine daha elverişli olmuştur.

Aşılı fide üretiminde, düşük ışık ortamı aşılı fidelerin kalitesinde düşüşe ve iyileşme süresinde artışa yol açabilir. Uygun ışık yoğunluğu, aşılı iyileşme bölgesinin bağlanma yeteneğini artırmak ve güçlü fide indeksini iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda dişi çiçeklerin düğüm konumunu azaltır ve dişi çiçek sayısını artırır. Bitki fabrikalarında, 2,5-7,5 mol/m2/gün DLI, domates aşılı fidelerinin iyileşme ihtiyaçlarını karşılamak için yeterliydi. Aşılı domates fidelerinin sıkılığı ve yaprak kalınlığı, DLI yoğunluğunun artmasıyla önemli ölçüde arttı. Bu, aşılı fidelerin iyileşme için yüksek ışık yoğunluğuna ihtiyaç duymadığını göstermektedir. Bu nedenle, enerji tüketimi ve ekim ortamı dikkate alınarak uygun bir ışık yoğunluğu seçimi, ekonomik faydaları artırmaya yardımcı olacaktır.

3. LED ışık ortamının sebze fidelerinin stres direncine etkileri

Bitkiler, fotoreseptörler aracılığıyla dış ışık sinyallerini alırlar; bu da bitkide sinyal moleküllerinin sentezlenmesine ve birikmesine neden olarak bitki organlarının büyümesini ve işlevini değiştirir ve sonuç olarak bitkinin strese karşı direncini artırır. Farklı ışık kalitesi, fidelerin soğuk toleransı ve tuz toleransının iyileştirilmesinde belirli bir teşvik edici etkiye sahiptir. Örneğin, domates fidelerine gece 4 saat ışık takviyesi yapıldığında, ışık takviyesi yapılmayan işleme kıyasla, beyaz ışık, kırmızı ışık, mavi ışık ve kırmızı-mavi ışık karışımı, domates fidelerinin elektrolit geçirgenliğini ve MDA içeriğini azaltabilir ve soğuk toleransını artırabilir. 8:2 kırmızı-mavi oranında ışık uygulanan domates fidelerinde SOD, POD ve CAT aktiviteleri diğer işlemlere göre önemli ölçüde daha yüksek olup, daha yüksek antioksidan kapasiteye ve soğuk toleransına sahiptirler.

UV-B'nin soya fasulyesi kök gelişimi üzerindeki etkisi, esas olarak kök NO ve ROS içeriğini artırarak bitki stres direncini iyileştirmek ve IAA, CTK ve GA içeriğini azaltarak kök gelişimini engellemektir. UV-B fotoreseptörü UVR8, sadece fotomorfogenezin düzenlenmesinde rol oynamakla kalmaz, aynı zamanda UV-B stresinde de önemli bir rol oynar. Domates fidelerinde UVR8, antosiyaninlerin sentezini ve birikimini düzenler ve UV'ye uyum sağlayan yabani domates fideleri, yüksek yoğunluklu UV-B stresiyle başa çıkma yeteneklerini geliştirir. Bununla birlikte, Arabidopsis'in kuraklık stresine UV-B adaptasyonu UVR8 yoluna bağlı değildir; bu da UV-B'nin bitki savunma mekanizmalarının sinyal kaynaklı çapraz yanıtı olarak hareket ettiğini ve böylece çeşitli hormonların kuraklık stresine karşı direnç göstermede birlikte rol aldığını ve ROS temizleme yeteneğini artırdığını göstermektedir.

Hem FR'nin neden olduğu bitki hipokotilinin veya gövdesinin uzaması hem de bitkilerin soğuk stresine adaptasyonu bitki hormonları tarafından düzenlenir. Bu nedenle, FR'nin neden olduğu "gölgeden kaçınma etkisi" bitkilerin soğuğa adaptasyonuyla ilişkilidir. Deneyciler, çimlenmeden 18 gün sonra arpa fidelerini 10 gün boyunca 15°C'de tuttuktan sonra 5°C'ye soğutup 7 gün boyunca FR takviyesi uyguladılar ve beyaz ışık uygulamasına kıyasla FR'nin arpa fidelerinin don direncini artırdığını buldular. Bu süreç, arpa fidelerinde ABA ve IAA içeriğinin artmasıyla birlikte gerçekleşti. Daha sonra 15°C'de FR ön işlemine tabi tutulmuş arpa fidelerinin 5°C'ye transfer edilmesi ve 7 gün boyunca FR takviyesine devam edilmesi, yukarıdaki iki işleme benzer sonuçlar verdi, ancak ABA yanıtı azaldı. Farklı R:FR değerlerine sahip bitkiler, bitki tuz toleransında da rol oynayan fitohormonların (GA, IAA, CTK ve ABA) biyosentezini kontrol eder. Tuz stresi altında, düşük R:FR oranına sahip ışık ortamı, domates fidelerinin antioksidan ve fotosentetik kapasitesini artırabilir, fidelerde ROS ve MDA üretimini azaltabilir ve tuz toleransını iyileştirebilir. Hem tuz stresi hem de düşük R:FR değeri (R:FR=0,8), klorofil sentezi yolunda PBG'nin UroIII'e dönüşümünün engellenmesiyle ilişkili olabilecek klorofil biyosentezini inhibe ederken, düşük R:FR ortamı, tuz stresinin neden olduğu klorofil sentezindeki bozulmayı etkili bir şekilde hafifletebilir. Bu sonuçlar, fitokromlar ve tuz toleransı arasında önemli bir ilişki olduğunu göstermektedir.

Işık ortamına ek olarak, diğer çevresel faktörler de sebze fidelerinin büyümesini ve kalitesini etkiler. Örneğin, CO2 konsantrasyonunun artması, ışık doygunluk maksimum değeri Pn'yi (Pnmax) artıracak, ışık dengeleme noktasını düşürecek ve ışık kullanım verimliliğini iyileştirecektir. Işık yoğunluğunun ve CO2 konsantrasyonunun artması, fotosentetik pigmentlerin içeriğini, su kullanım verimliliğini ve Calvin döngüsüyle ilgili enzimlerin aktivitelerini iyileştirmeye yardımcı olur ve sonuç olarak domates fidelerinin daha yüksek fotosentetik verimliliğine ve biyokütle birikimine ulaşılmasını sağlar. Domates ve biber fidelerinin kuru ağırlığı ve yoğunluğu, DLI ile pozitif korelasyon göstermiş ve sıcaklık değişimi de aynı DLI uygulaması altında büyümeyi etkilemiştir. 23~25℃'lik ortam, domates fidelerinin büyümesi için daha uygundur. Araştırmacılar, sıcaklık ve ışık koşullarına göre, biberin göreceli büyüme oranını tahmin etmek için bir yöntem geliştirmişlerdir; bu yöntem, biber aşılı fide üretiminin çevresel düzenlemesi için bilimsel bir rehber sağlayabilir.

Bu nedenle, üretimde ışık düzenleme şeması tasarlanırken, yalnızca ışık ortamı faktörleri ve bitki türleri değil, aynı zamanda fide beslenmesi ve su yönetimi, gaz ortamı, sıcaklık ve fide büyüme evresi gibi yetiştirme ve yönetim faktörleri de dikkate alınmalıdır.

4. Sorunlar ve Gelecek Perspektifleri

Öncelikle, sebze fidelerinin ışık düzenlemesi karmaşık bir süreçtir ve bitki fabrikası ortamında farklı ışık koşullarının farklı sebze fide türleri üzerindeki etkilerinin ayrıntılı olarak analiz edilmesi gerekmektedir. Bu, yüksek verimlilik ve yüksek kaliteli fide üretimi hedefine ulaşmak için olgun bir teknik sistem kurmak amacıyla sürekli araştırma yapılması gerektiği anlamına gelir.

İkinci olarak, LED ışık kaynağının güç kullanım oranı nispeten yüksek olsa da, bitki aydınlatması için gereken güç tüketimi, yapay ışık kullanılarak yapılan fide yetiştiriciliğinde ana enerji tüketimini oluşturmaktadır. Bitki fabrikalarının yüksek enerji tüketimi, bitki fabrikalarının gelişimini kısıtlayan en büyük darboğaz olmaya devam etmektedir.

Son olarak, tarımda bitki aydınlatmasının yaygınlaşmasıyla birlikte, LED bitki lambalarının maliyetinin gelecekte büyük ölçüde düşmesi beklenmektedir; aksine, özellikle salgın sonrası dönemde artan işçilik maliyetleri ve işgücü eksikliği, üretimde mekanizasyon ve otomasyon sürecini hızlandıracaktır. Gelecekte, yapay zekâ tabanlı kontrol modelleri ve akıllı üretim ekipmanları, sebze fidesi üretiminin temel teknolojilerinden biri haline gelecek ve bitki fabrikası fide teknolojisinin gelişimini desteklemeye devam edecektir.

Yazarlar: Jiehui Tan, Houcheng Liu
Makale kaynağı: Tarım Mühendisliği Teknolojisi (sera yetiştiriciliği) WeChat hesabı.